JPS636428A - 物体の表面温度測定方法 - Google Patents

物体の表面温度測定方法

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JPS636428A
JPS636428A JP15103986A JP15103986A JPS636428A JP S636428 A JPS636428 A JP S636428A JP 15103986 A JP15103986 A JP 15103986A JP 15103986 A JP15103986 A JP 15103986A JP S636428 A JPS636428 A JP S636428A
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中園 敦之
Noboru Iohara
昇 庵原
Kiyomi Tsutsui
筒井 清己
Yasuhiko Fujiwara
泰彦 藤原
Teruhisa Komori
照久 小森
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物体の表面温度測定方法に関し、とくに物体の
放射率と温度を同時に測定する放射温度測定方法に関す
る。
〔従来の技術〕
放射率と温度を同時に測定する方法としては、従来から
種々の方法が提案され、実用されている。
この従来の方法として、たとえば特開昭57−1962
9号公報や計測自動制御学会論文S第19巻(1983
)  11号、81〜83頁の論文「変調放射源を用い
た対象物の放射率・温度推定法」に記載の方法がある。
前者の方法は、放射計と反射鏡を、該反射鏡からの反射
放射線がIII定対象物体の表面で鏡面反射して放射計
に入力するように設置し、対象物体からの放射線を該反
射鏡で反射させた場合とこれを遮蔽した場合の該放射計
に入力する各放射エネルギーを測定し、その測定値から
対象物体の放射率と温度を求める方法である。
後者の方法は、放射計に入力する放射エネルギーが、対
象物体からの放射エネルギーと、放射計と共役方向に位
置する物体または雰囲気から゛の放射エネルギーと、放
射計に対する拡散方向からの放射エネルギーとからなる
として、対象物体の放対重と温度を測定する方法であり
、この方法は前記論文にも示されている下記の式によっ
ている。
L=e−Lt+(1e)(q−Lr+(1−q)LR)
・・・・・・(1) ここで L:放射計で測定される放射エネルギーLt:対象物体
からの放射エネルギー Lr:放射計と共役の位置に設けた放射源からの放射エ
ネルギー LR:周囲環境からの放射エネルギー e:対象物体の放射率 q:寄与率(放射源の位置において放射計の視野に占め
る放射源の割合) 前記(1)式において、(1−e)q−Lrは放射計に
対して共役方向に位置する放射源からの対象物体を介し
た反射量であり、(1−e)  (1−q)LRは放射
計に対して拡散方向にある周囲環境からの対象物体を介
した反射量である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし上記従来の方法にはつぎのような問題点がある。
すなわち前者の方法は、放射計に対する共役方向からの
反射放射線のみを考慮しており、他の方向からの放射線
を考慮していないための誤差を有している。また後者の
方法では、光学系の機器とその配置によって一定となる
寄与率qを用いているが、この寄与率qを一定とすれば
正反射量(Lr)と拡散反射!(LR)は−定の比例関
係となり、これでは現実の状態に適合しない。何故なら
ば、対象物体に入射した放射線が対象物体の表面で反射
あるいは吸収される際に、正反射量と拡散反射量の関係
は対象物体の表面の傾きゃ粗さによって異なり、一義的
に定まるものではないからである。
つまり放射率eと正反射率aと拡散反射率Sの関係は、
いわゆる光に関するキルヒホッフの法則から 1=a+s+e           ・・・・・・(
2)ここで a:正反射率 S:拡散反射率 e:放射率 となり、ここで放射率eが減少すれば正反射率aと拡散
反射率Sの合計値が増大するが、この増大の傾向は、正
反射率aと拡散反射率が同一比率で変化するのか、ある
いは正反射率aが増大して拡散反射率Sが減少するのか
、一義的には定まらない。本発明者等の実測においても
、第1表に示すように変動した結果が得られた。第1表
で、材料1〜4はそれぞれ異なる材質と表面粗度の鋼板
である。
第  1  表 C問題点を解決するための手段〕 本発明は上記に鑑み、正反射放射線と拡散反射放射線の
両者を考慮したうえで、さらにこの拡散反射に関して複
数の拡散方向の反射放射エネルギーを求めることにより
、精度の高い温度測定を行うようにしたものである。
すなわち本発明の物体の表面温度測定方法は、放射率の
測定波長と同一の波長を含む光を測定対象物体に照射し
たときの正反射光量と複数方向の拡散反射光量を検出し
て該検出光量がら測定対象物体の正反射率と前記拡散方
向の拡散反射率を求め、一方前記各反射光量検出位置に
相当する位置の環境温度を検出して該検出温度に対応す
る放射エネルギーを求め、これら各放射エネルギーと前
記正反射率と拡散反射率および放射計で測定した放射エ
ネルギーとを用いて測定対象物体の表面温度を求めるこ
とを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明における温度測定の基本的な考え方を説明する。
第2図は本発明の測温原理を示す模式図であり、この模
式図をもとにすると、温度測定の基本式は、 ・・・・・・(3) ここで a:対象物体の正反射率 sl :対象物体の複数+n)方向の拡散反射率e:対
象物体の放射率 E:放射計で測定された放射エネルギーEロ:対象物体
の放射エネルギー Er:対象物体表面に対して放射計と共役方向の環境の
放射エネルギー Ei:対象物体表面に対して複数(n)の拡散方向の各
々の環境の放射エネルギー で表わされる。なお第2図において、Pは測定対象物体
、Dは放射計であり、矢印(イ)は対象物体2表面上の
点Oに立てた法線に対し角度θで放射計りと鏡面対称の
位置からの放射線、矢印(ロ)は点Oの拡散反射方向の
うちのある1つの位置からの放射線を示し、矢印()1
)は点0から放射計りに向かう放射線を示す。
対象物体Pの放射エネルギーEoは、前記(3)式を変
形した下式 %式%) と前記(2)式から En= (E−a−Er−Σ(sl、E t) /1=
1 (1−a−Σ34 )       ・・・・・・(5
)1=1 として表わすことができる。
上記測温原理にもとづいた具体的な測温要領を、移動す
る鋼板の表面温度の測定を例にとり第3図をもとに説明
する。まづ定数a、S、、eを求める。このため鋼板(
対象物体)Pの移動方向く矢印M)上流側において、鋼
板表面の法線とのなす角度θの位置に配置した光源■か
ら放射計りの測定波長と同一の波長を含む光、たとえば
レーザー光線、灰色熱放射線を照射し、その正反射光量
Aと、複数の拡散方向位置における拡散反射光量Si(
図の例ではSl、S2.S3)を測定し、既知の鋼板表
面入射光との光量比から正反射率aと拡散反射率J  
(31,52,s3)を求め、そして前記(2)式から
鋼板の放射率eを求める。−方鋼板の下流側において、
放射計りと共役の位置にある環境の温度Tr、複数の拡
散方向の環境温度T + 。
T2.T3を測定し、予め求めである環境温度と放射エ
ネルギーの関係式を用いて各位置の環境温度TI、T2
.T3に対応する放射エネルギーE+。
E2.E3を求め、前記(5)式から鋼板の放射エネル
ギーEoを求める。鋼板の温度Toは放射エネルギーE
aから求められる。第1図は本発明の実施例における装
置構成を示す図である。
光発生器1からの光が光源2に導かれて、鋼板2表面に
角度θで照射される。この正反射光量Aが光量検出器3
で検出される。また複数方向の拡散反射光量Sl、32
.33が鋼板Pの照射点を中心とした球面上に配置され
た複数の光量検出器4.5.6でそれぞれ検出される。
各反射光量A。
St、S2.S3は演算器7に導かれ、正反射率aと拡
散反射率sl、32.33が求められる。
これから放射率eが求められる。各反射光には外乱の影
響ならびに鋼板からの放射も含まれているが、これは光
源からの光を照射しない状態での各反射光量を求めてお
き、これを照射後の各反射光量から差引(ことにより消
去することができる。
−方、放射計8により鋼板P方向からの放射エネルギー
Eが測定され、また放射計8の共役方向の温度測定器9
と複数の拡散方向の温度測定器10.11.12により
、それぞれの環境温度Tr。
TI、T2.T3が測定される。環境温度測定のために
は、雰囲気温度または炉内物体の測温の場合には所定の
角度に位置する炉内壁面の温度が測定される。ここで、
拡散方向の温度測定器10゜11.12の鋼板Pに対し
てなす角度は、拡散反射光量検出器4,5.6の鋼板P
に対してなす角度に等しくとる。各温度測定値Tr、T
 +、T2゜T3は演算器13へ導かれ、放射エネルギ
ーEr。
El、E2.E3に換算される。さらに前記したように
して鋼板の温度TOが求められる。演算結果は表示器1
4で表示される。
〔発明の効果〕
本発明による測温方法は以上のように、放射計に対する
共役方向からの反射放射線とともに複数の拡散方向から
の反射放射線の影響も考慮した測温方法であるから、測
定中にj11定対象物体の放射率や環境温度の変動があ
る場合でも対象物体の温度を正確に測定できるというす
ぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における装置構成を示す図、第
2図は本発明の測温原理を示す模式図、第3図は本発明
の測温要領を説明するための図である。 1:光発生器  2:光源  3〜6:光量検出器  
?、13:演算器  8:放射計9〜12:温度測定器
  14:表示墨出 願 人  新日本製鐵株式会社 代理人弁理士  青  柳   稔 第1図 籠

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 放射率の測定波長と同一の波長を含む光を測定対象物体
    に照射したときの正反射光量と複数方向の拡散反射光量
    を検出して該検出光量から測定対象物体の正反射率と前
    記拡散方向の拡散反射率を求め、一方前記各反射光量検
    出位置に相当する位置の環境温度を検出して該検出温度
    に対応する放射エネルギーを求め、これら各放射エネル
    ギーと前記正反射率と拡散反射率および放射計で測定し
    た放射エネルギーとを用いて測定対象物体の表面温度を
    求めることを特徴とする物体の表面温度測定方法。
JP15103986A 1986-06-27 1986-06-27 物体の表面温度測定方法 Expired - Lifetime JPH0663848B2 (ja)

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